méthodologie de modélisation de la croissance de neurosphères sous microscope à contraste de phase

The study of stem cells is one of the most important fields of research in the biomedical field. Computer vision and image processing have been greatly emphasized in this area for the development of automated solutions for culture and observation of cells. This work proposes a new methodology for observing and modelling the proliferation of neural stem cell under a phase contrast microscope. At each time lapse observation performed by the microscope during the proliferation, the system determines a three-dimensional model of the structure formed by the observed cells. This is achieved by a framework combining analysis, synthesis and selection process. First, an analysis of the images from the microscope segments the neurosphere and the constituent cells. With this analysis, combined with prior knowledge about the cells and their culture protocol, several 3-D possible models are generated through a synthesis process. These models are finally selected and evaluated according to their likelihood with the microscope image using a 3-D to 2-D registration method. Through this approach, we present an automatic visualisation tool and observation of the proliferation of neural stem cell under a phase contrast microscope.L'étude des cellules souches est l'un des champs de recherches les plus importants dans le domaine biomédical. La vision par ordinateur et le traitement d'images ont été fortement mis en avant dans ce domaine pour le développement de solutions automatiques de culture et d'observation de cellules. Ce travail de thèse propose une nouvelle méthodologie pour l'observation et la modélisation de la prolifération de cellule souche neuronale sous microscope à contraste de phase. À chaque observation réalisée par le microscope durant la prolifération, notre système extrait un modèle en trois dimensions de la structure de cellules observées. Cela est réalisé par une suite de processus d'analyse, synthèse et sélection. Premièrement, une analyse de la séquence d'images de contraste de phase permet la segmentation de la neurosphère et des cellules la constituant. À partir de ces informations, combinées avec des connaissances a priori sur les cellules et le protocole de culture, plusieurs modèles 3-D possibles sont générés. Ces modèles sont finalement évalués et sélectionnés par rapport à l¿image d¿observation, grâce à une méthode de recalage 3-D vers 2-D. A travers cette approche, nous présentons un outil automatique de visualisation et d'observation de la prolifération de cellule souche neuronale sous microscope à contraste de phase

Application of 3D MAPs pipeline identifies the morphological sequence chondrocytes undergo and the regulatory role of GDF5 in this process

The activity of epiphyseal growth plates, which drives long bone elongation, depends on extensive changes in chondrocyte size and shape during differentiation. Here, we develop a pipeline called 3D Morphometric Analysis for Phenotypic significance (3D MAPs), which combines light-sheet microscopy, segmentation algorithms and 3D morphometric analysis to characterize morphogenetic cellular behaviors while maintaining the spatial context of the growth plate. Using 3D MAPs, we create a 3D image database of hundreds of thousands of chondrocytes. Analysis reveals broad repertoire of morphological changes, growth strategies and cell organizations during differentiation. Moreover, identifying a reduction in Smad 1/5/9 activity together with multiple abnormalities in cell growth, shape and organization provides an explanation for the shortening of Gdf5 KO tibias. Overall, our findings provide insight into the morphological sequence that chondrocytes undergo during differentiation and highlight the ability of 3D MAPs to uncover cellular mechanisms that may regulate this process